Điện mặt trời từ đồng lúa?

Các dự án thử nghiệm sản xuất điện mặt trời từ các cánh đồng lúa đang được triển khai ở nhiều làng quê Hàn Quốc, tăng thêm thu nhập và phúc lợi cho dân làng.

Một cánh đồng lúa ở Namhae, tỉnh Nam Gyeongsang. Ảnh: Hanwha Solutions

Các tổ chức, viện nghiên cứu, trường đại học và doanh nghiệp đang tìm kiếm mô hình và công nghệ thích hợp cho công cuộc phát triển bền vững ở Hàn Quốc. Bên cạnh đó là cơ hội mở rộng ở thị trường nước ngoài.

Trang trại kiểu mới

Trên đồng lúa rộng khoảng 3.000 mét vuông ở làng Gidong, nhà máy điện mặt trời đang hoạt động với 600 tấm pin gắn trên các cây cột cao. Bên dưới, một ông cụ đang lái xe gặt đập liên hợp để thu hoạch lúa cho kịp trước lễ Chuseok (Tết Trung thu).

Nhà máy điện làng Gidong thuộc huyện Hamyang, tỉnh Nam Gyeongsang công suất 100 kW, sản xuất đủ điện cho 150 cư dân trong làng. Giới trẻ đã lên thành phố làm việc, vì thế hầu hết cư dân trong làng là người cao tuổi. Gidong đang trở thành mô hình phát triển mới ở nông thôn Hàn Quốc.

“Chúng tôi sử dụng lợi nhuận từ nhà máy điện để nâng cấp các tòa nhà trong làng và phúc lợi của người dân. Dân làng rất hài lòng với công trình này”, Lee Tae-shik, người đứng đầu hợp tác xã vận hành nhà máy điện mặt trời làng Gidong phát biểu nhân dịp khai trương nhà máy điện mặt trời của Gidong hôm 1-9-2022.

Hãng con Hanwha Q Cells của tập đoàn Hanwha Solutions và Cơ quan Năng lượng Hàn Quốc (KEA) bảo trợ dự án này. Mục tiêu được các bên nhắm tới là một mô hình nhà máy năng lượng tái tạo trong lòng một trang trại, đáp ứng các mục tiêu bền vững trong phát triển kinh tế đồng thời tạo nguồn thu nhập mới cho nông dân.

Hanwha Q Cells cho biết các tấm quang năng nhỏ của hãng không làm cản trở việc canh tác nông nghiệp bằng cơ giới nhờ vào kích thước, vị trí và góc nghiêng của tấm pin được điều chỉnh để đón nhận được nhiều tia nắng mặt trời nhất, kể cả lượng nắng cho lúa. Các tấm pin lắp cách mặt đất 3-5 mét giúp nông dân thuận tiện trong việc vận hành máy cấy lúa, máy gặt đập liên hợp.

Cách làng Gidong khoảng 100 cây số, hãng East West Power đang vận hành một dự án điện nông nghiệp khác công suất gần 300kW ở ngoại ô thành phố Ulsan. Dự án gồm ba tổ máy 100kW trên đồng lúa hơn 5.000 mét vuông ở ba làng: Guryang-ri, Duseo-myeon và Ulju-gun. East West Power đã lắp đặt các module ở độ cao 4 mét, đủ khoảng cách để máy cấy và máy gặt đập sau này dễ hoạt động. Đây là công trình thứ ba của East West Power sau hai dự án khác với tổng công suất 400kW.

Các cơ sở này sẽ được vận hành với sự hỗ trợ từ Quỹ Năng lượng Hàn Quốc. Lợi nhuận từ điện mặt trời sẽ dùng cho các dịch vụ công ích nông thôn.

Đầu tư cho khoa học và công nghệ mới

Những tiến bộ trong vật liệu năng lượng mặt trời tạo thêm cơ hội cho ngành năng lượng tái tạo. Bước đột phá gần đây nhất là công nghệ tế bào song song (tandem cell) gồm ghép hai màng quang năng khác nhau để tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời lên gần 44% so với giới hạn của hiệu suất lý thuyết là 30%.

Lee Tae-shik, người đứng đầu hợp tác xã vận hành nhà máy điện mặt trời, đang giới thiệu mô hình năng lượng sạch làng Gidong. Ảnh: Korea Times

Hanwha Q Cells đang đầu tư mạnh mẽ vào nghiên cứu và phát triển (R&D) thế hệ tiếp theo của công nghệ và sản phẩm điện mặt trời, bao gồm cả tế bào song song. Công ty hiện có kế hoạch đầu tư 1.500 tỉ won (1,2 tỉ đô la Mỹ), nhằm tăng công suất điện mặt trời của công ty lên 7,6GW mỗi năm – tức đủ năng lượng cho 12 triệu dân cư ở trong các chung cư tại nước này.

Song song đó, Hanwha Solutions cũng tìm cách củng cố hơn nữa vị thế của mình tại thị trường Mỹ bằng cách mở rộng các dịch vụ bao gồm các giải pháp phần mềm quản lý điện. Tháng 11-2021, công ty đã công bố khoản đầu tư 100 triệu đô la vào Lancium Technologies (Lancium), một công ty khởi nghiệp có trụ sở tại Texas chuyên cung cấp các dịch vụ quản lý năng lượng tái tạo cho các thiết bị sử dụng nhiều năng lượng như các trung tâm dữ liệu hay siêu máy tính.

“Với thị trường năng lượng tái tạo đang nóng lên trên toàn cầu, việc nâng cao năng lực phần mềm để quản lý điện trở nên quan trọng hơn bao giờ hết”, CEO Lee Koo-yung của Hanwha Q Cells phát biểu. Ông nói rằng Hanwha Solutions đang mở rộng hoạt động kinh doanh năng lượng sạch, bao gồm các giải pháp phần mềm quản lý điện tiêu thụ của các trung tâm dữ liệu.

Trong khi đó, giới doanh nhân và khoa học của Hàn Quốc hăm hở bước vào lĩnh vực điện mặt trời với tâm thế khác. Trung tâm Công nghệ Nông nghiệp Ulju-gun đang tập trung phân tích năng suất và tốc độ tăng trưởng của lúa được trồng trong các dự án điện mặt trời ở Ulsan. Hãng BASF và JS Power hợp tác nghiên cứu để chế tạo các cây cột cứng hơn và dẻo dai hơn so với cấu trúc bê tông thông thường. Cả hai cũng hợp tác để tìm cách tối đa hóa sử dụng đất trong sản xuất điện mặt trời và canh tác nông nghiệp.

Ở một lĩnh vực khác, nhóm nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Chonnam đang xem xét tác động của các tấm pin trên các cánh đồng trồng bắp cải và bông cải xanh (brocolli).

Hai loại rau này phát triển tốt khi nhận đủ ánh nắng từ 6-8 tiếng mỗi ngày hoặc ở nơi có bóng râm nhẹ. Tuy nhiên, thiếu nắng có thể làm cây gầy rộc.

Họ kết luận “bông cải xanh có thể là một loại cây trồng thích hợp để tối đa hóa lợi nhuận của nông dân và an ninh năng lượng thông qua hệ thống điện nông nghiệp”. Nhưng các nhà khoa học nói rằng hiện có rất ít thông tin về năng suất cây trồng kết hợp các dự án điện mặt trời.

“Các module giảm tốc độ bốc hơi nước và duy trì độ ẩm của các trang trại, thậm chí chúng còn góp phần giảm bớt nguy cơ hạn hán. Ngày sương giá hay mùa đông, các tấm pin có tác dụng giảm bớt luồng khí lạnh, hạn chế thiệt hại cho cây lúa”, Giáo sư Jung Jae-hak thuộc Đại học Yeungnam giải thích. Ông là người sẽ chủ trì Hội nghị và triển lãm điện nông nghiệp quốc tế lần thứ tư tổ chức tại Daegu vào tháng 4-2023.

Cải cách luật để phát triển

Yoo Jae-yeol, người đứng đầu bộ phận kinh doanh của Hanwha Q Cells, nói rằng mô hình nông nghiệp cao mang tính bền vững của làng Gidong cho phép sử dụng năng lượng tái tạo hiệu quả hơn. “Bằng cách sản xuất và cung cấp các module được tối ưu hóa cho dự án điện nông nghiệp, chúng tôi sẽ giúp các nông trại Hàn Quốc giảm lượng khí phát thải từ nhà kính, góp phần chống lại biến đổi khí hậu”.

Quy mô các trang trại ngày càng giảm và người cao tuổi ở Hàn Quốc đang phải cáng đáng các công việc đồng áng nặng nhọc. Từ năm 2021, Bộ Nông nghiệp, Thực phẩm và Nông thôn nước này đã nỗ lực tìm các giải pháp mới hay cải cách các quy định hiện hành về nông nghiệp.

Nhật Bản và châu Âu đã cải thiện các quy định để thúc đẩy ngành công nghiệp nông nghiệp. Đặc biệt, Nhật Bản cho phép các làng nông nghiệp hay các trang trại sản xuất điện theo cơ chế chia sẻ như Gidong trong tối đa 20 năm nếu các nơi này tiếp tục canh tác trên các cánh đồng kiêm trang trại điện mặt trời.

Tuy nhiên, Đạo luật đất canh tác của Hàn Quốc chỉ cho phép nông dân sử dụng đất nông nghiệp cho các mục đích khác nhau trong tối đa tám năm. Được xây dựng từ năm 2019, nhà máy điện ở làng Gidong về lý thuyết sẽ bị phá bỏ sau năm 2026, mặc dù các tấm panel có thể hoạt động tốt trong ít nhất 25 năm.

Quy định này có thể gây tốn kém cho nền kinh tế, gây tác động tiêu cực đến quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch của Hàn Quốc. Các nhà lập pháp đã nhận ra vấn đề, nhưng các đề xuất của họ hiện vẫn chưa được thông qua.

Huh Young-joon từ KEA nói rằng việc sửa đổi các quy định trong Đạo luật đất canh tác sẽ giúp mở ra chương mới trong các nông trại kiêm các nhà máy điện mặt trời ở Hàn Quốc.

Korea Times, PV Magazine